CN201396249Y - 轮缘传动式风力发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种轮缘传动式风力发电机，属风力发电机，其特征是在机座上安装主立柱，在主立柱的顶部用回转支承安装机身下平台，在机身下平台上的一侧安装机身上立柱而在另一侧安装弹性支架，在机身上平台上的一侧安装风速风向传感器，在机身上平台上安装风轮主轴，在风轮主轴的伸出段上安装风轮轮毂，在风轮轮毂上对称均布安装风轮叶片，在弹性支架上用轴承分别安装各小轮轴，在各小轮轴上安装小轮并使各小轮均与风轮轮缘相抵靠，在弹性支架上安装发电机并与各小轮轴通过离合器对应相连接，在支架板上安装转速传感器，在机身下平台上安装控制器，通过风轮轮缘把动力传给小轮，高转速的小轮驱动发电机发电，工作效率高，成本低，使用寿命长。

Description

轮缘传动式风力发电机

技术领域

本实用新型属风力发电机，尤其是涉及一种水平轴风力发电机。

背景技术

普通的水平轴风力发电机一般是通过风轮叶片把把风力传到轮毂及主轴，再通过齿轮箱增速后驱动发电机发电。这一传动方式存在两个方面的问题：

1、风轮叶片为悬臂梁，受力状况差，造价高，现代风力发电机为降低单位功率成本和更多地利用高空风力，正在向大扫风面积和大功率发展，为此需要更长的风轮叶片，由于风轮叶片为悬臂梁结构，且每旋转一周在重力场的作用下受一次交变应力，受力状况差，为满足其受力要求，风轮叶片需要选用强度高重量轻的材料，制造工艺复杂，造价高。

2、增速齿轮箱成本高、维修困难。受风轮叶片叶尖线速度的限制，直径越大的风轮，其主轴的转速越低，为达到发电机的额定转速，现代风力发电机一般都配有增速齿轮箱，由于增速齿轮箱的传动比大，制造成本高，且处于塔架顶端，难以维修，已成为制约风力发电机发展的一个瓶颈。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种轮缘传动式风力发电机，有效地改善风轮叶片的受力情况，提高风轮的储能作用，不仅提高风力发电机的工作效率，而且成本低，使用寿命长。

本实用新型的目的是这样来实现的，一种轮缘传动式风力发电机，包括风轮轮毂、风轮主轴、风轮轴承、风轮叶片和发电机，风力驱动风轮叶片转动，风轮叶片带动风轮轮毂转动，进一步驱动发电机发电，其特征是：在机座上安装主立柱，在主立柱的顶部用回转支承安装机身下平台，在主立柱上部柱身的一侧安装回转马达并使回转马达上的小齿轮与回转支承上的大齿轮相啮合而传动，带动机身下平台回转；在机身下平台上的一侧安装机身上立柱，在机身上立柱的顶端安装机身上平台，在机身下平台上的另一侧安装弹性支架，该弹性支架主要由支架板、铰接耳板、销轴和压缩弹簧组成，在支架板的下板面的一侧和在机身下平台上对应地分别焊装带铰接孔的铰接耳板并用销轴相铰接，在支架板的下板面的另一侧和机身下平台之间安装压缩弹簧以弹性连接；在机身上平台上的一侧安装风速风向传感器，在机身上平台上用支架固定安装风轮主轴，在风轮主轴的伸出段用风轮轴承安装风轮轮毂，在风轮轮毂上对称均布安装风轮叶片，风轮叶片逐个交叉布置，风轮叶片在风轮轮毂上的连接点分布在风轮轮毂两端的圆周上，风轮叶片在风轮轮缘即轮圈上的连接点均布在风轮轮缘圆周上；在机身下平台上的弹性支架上用轴承座和轴承分别安装各小轮轴，在各小轮轴上安装小轮并使各小轮均位于风轮的下方，且各小轮的圆周面分别与风轮轮缘相抵靠，即各小轮的圆周面分别与风轮轮缘圆周相切，由于弹簧的作用，各小轮始终紧压在风轮毂缘上，同时，在弹性支架上安装发电机，并在各发电机的输入轴与各小轮轴之间分别安装离合器对应相连接；此外，在靠近小轮轴的机身上立柱上或支架板上分别对应安装转速传感器，在机身上立柱上或在机身下平台上安装控制器。

这种风力发电机通过风轮轮缘把动力传给一个或一组紧靠风轮轮缘的小轮，通过高转速的小轮驱动与小轮轴相连接的发电机发电。

其工作过程是：

1)、风速风向传感器获得风向信号并传到控制器，控制器计算风轮朝向与风向的角度差，发出信号启动回转马达，直到风轮朝向与风向重合，此时全部发电机的励磁电路及离合器都断开。

2)、风力通过风轮叶片推动风轮旋转，并把动力传递到紧靠在其下方的一组小轮上。小轮通过键带动小轮轴旋转。

3)、转速传感器把小轮轴的转速实时地传到控制器，当转速高于第一设定值时，第一台发电机的励磁电路和离合器闭合，第一台发电机工作；当风力加大，转速高于第二设定值时，第二台发电机的励磁电路和离合器闭合，第二台发电机工作；当风力加大，转速高于第三设定值时，第三台发电机的励磁电路和离合器闭合，第三台发电机工作，以此类推，直到最后一台发电机工作；当转速高于最大设定值时，控制器通过回转马达，使风轮的朝向与风向垂直90度，直到风速降到设定的安全值时，启动程序1重新对准风向。

4)、当风力出现波动，只要转速低于某台发电机的设定值，控制器就断开该发电机的励磁电路和离合器。

本实用新型提出的轮缘传动式风力发电机，制造成本低、维护方便，易损件容易更换；其优点是：

1)、设计具有轮缘的风轮，使得风叶一头联接轮毂，一头联接轮缘，其受力为主要承受拉力的简支梁，受力状况大大改善，降低了对叶片的力学性能要求，从而降低了成本。

2)、轮缘的质量增加了风轮的转动惯量，增加了风轮的储能作用，可减少风力不稳定带来的动力波动。

3)、充分利用了风轮轮缘的较高线速度，只通过一级传动就获得大的传动比，省略了增速齿轮箱，降低了成本。

4)、由于风轮轮缘可通过2个以上的小轮驱动，每个小轮可驱动一台发电机，因此，可根据风力的大小，由控制系统决定开启或关闭一组发电机中的任意数量的发电机，从而充分利用风能。

5)、置于风轮下方的小轮可承受一定的风轮重量，从而减少风轮主轴的受力。

6)、发电机位于风轮的下方，高度较低，可降低维护成本。

现结合附图和实例对本实用新型所提出的轮缘传动式风力发电机作进一步描述。

附图说明

图1是本实用新型所提出的轮缘传动式风力发电机的主视示意图。

图2是本实用新型所提出的轮缘传动式风力发电机的右视示意图。

图1、图2中：1、机座 2、主立柱 3、回转支承 4、回转马达5、小齿轮 6、机身下平台 7、机身上立柱 8、控制器 9、转速传感器 10、风轮主轴 11、机身上平台 12、风速风向传感器13、风轮轴承 14、弹性支架 15、发电机 16、离合器 17、轴承 18、小轮轴 19、小轮 20、风轮叶片 21、风轮轮毂 22、风轮轮缘

具体实施方式

从图1、图2中可以看出：一种轮缘传动式风力发电机，包括风轮轮毂21、风轮主轴10、风轮轴承13、风轮叶片20和发电机15，风力驱动风轮叶片20转动，风轮叶片20带动风轮轮毂21转动，进一步驱动发电机15发电，其特征是：在机座1上安装主立柱2，在主立柱2的顶部用回转支承3安装机身下平台6，在主立柱2上部柱身的左侧安装回转马达4并使回转马达4上的小齿轮5与回转支承3上的大齿轮相啮合而传动，带动机身下平台6回转；在机身下平台6上的左部安装机身上立柱7，在机身上立柱7的顶端安装机身上平台11，在机身下平台上的右部安装弹性支架14，该弹性支架14主要由支架板、铰接耳板、销轴和压缩弹簧组成，在支架板的下板面的左部和在机身下平台6上分别对应地焊装带铰接孔的铰接耳板并用销轴相铰接，在支架板的下板面的右部和机身下平台6之间安装压缩弹簧以弹性连接；在机身上平台11上的左侧部安装风速风向传感器12，在机身上平台11上用支架固定安装风轮主轴10，在风轮主轴10的右伸出段用风轮轴承13安装风轮轮毂21，在风轮轮毂21上对称均布安装风轮叶片20，风轮叶片20逐个交叉布置，风轮叶片20在风轮轮毂21上的连接点分布在风轮轮毂21两端的圆周上，风轮叶片20在风轮轮缘22上的连接点均布在风轮轮缘22的圆周上；在弹性支架14的支架板上的右部用轴承座和轴承17分别安装各小轮轴18，在各小轮轴18上安装小轮19并使各小轮19均位于风轮的下方，且各小轮19的圆周面分别与风轮轮缘22相抵靠，即各小轮19的圆周面分别与风轮轮缘22圆周相切，由于压缩弹簧的作用，各小轮19始终紧压在风轮毂缘22上，同时，在弹性支架14的支架板上的左部安装发电机15，在各发电机15的输入轴与各小轮轴18之间分别安装离合器16对应相连接；此外，在靠近小轮轴18的机身上立柱7上或支架板上对应安装转速传感器9，在机身上立柱7上或在机身下平台6上安装控制器8。

这种风力发电机通过风轮轮缘22把动力传给一个或一组紧靠轮缘的小轮19，通过高转速的小轮19驱动与小轮轴18相连的发电机15发电。

其工作过程是：

1)、风速风向传感器12获得风向信号并传到控制器8，控制器8计算风轮朝向与风向的角度差，发出信号启动回转马达4，直到风轮朝向与风向重合，此时全部发电机15的励磁电路及离合器16都断开。

2)、风力通过风轮叶片20推动风轮旋转，并把动力传递到紧靠在其下方的一组小轮19上。小轮19通过键带动小轮轴18旋转。

3)、转速传感器9把小轮轴19的转速实时地传到控制器8，当转速高于第一设定值时，第一台发电机15的励磁电路和离合器16闭合，第一台发电机15工作；当风力加大，转速高于第二设定值时，第二台发电机15的励磁电路和离合器16闭合，第二台发电机15工作；当风力加大，转速高于第三设定值时，第三台发电机15的励磁电路和离合器16闭合，第三台发电机15工作，以此类推，直到最后一台发电机15工作。当转速高于最大设定值时，控制器8通过回转马达4，使风轮的朝向与风向垂直90度，直到风速降到设定的安全值时，启动程序1使风轮的朝向重新对准风向。

4)、当风力出现波动，只要转速低于某台发电机15的设定值，控制器8就断开该发电机15的励磁电路和离合器16。

Claims (1)

1、一种轮缘传动式风力发电机，包括风轮轮毂(21)、风轮主轴(10)、风轮轴承(13)、风轮叶片(20)和发电机(15)，其特征是：

a、在机座(1)上安装主立柱(2)，在主立柱(2)的顶部用回转支承(3)安装机身下平台(6)，在主立柱(2)上部柱身的左侧安装回转马达(4)并使回转马达(4)上的小齿轮(5)与回转支承(3)上的大齿轮相啮合而传动；

b、在机身下平台(6)上的左部安装机身上立柱(7)，在机身上立柱(7)的顶端安装机身上平台(11)，在机身下平台(6)上的右部安装弹性支架(14)，该弹性支架(14)主要由支架板、铰接耳板、销轴和压缩弹簧组成，在支架板的下板面的左部和在机身下平台(6)上分别对应地焊装带铰接孔的铰接耳板并用销轴相铰接，在支架板的下板面的右部和机身下平台(6)之间安装压缩弹簧以弹性连接；

c、在机身上平台(11)上的左侧部安装风速风向传感器(12)，在机身上平台(11)上用支架固定安装风轮主轴(10)，在风轮主轴(10)的右伸出段用风轮轴承(13)安装风轮轮毂(21)，在风轮轮毂(21)上对称均布安装风轮叶片(20)，风轮叶片(20)逐个交叉布置，风轮叶片(20)在风轮轮毂(21)上的连接点分布在风轮轮毂(21)两端的圆周上，风轮叶片(20)在风轮轮缘(22)上的连接点均布在风轮轮缘(22)的圆周上；

d、在弹性支架(14)的支架板上的右部用轴承座和轴承(17)分别安装各小轮轴(18)，在各小轮轴(18)上安装小轮(19)并使各小轮(19)均位于风轮的下方，且各小轮(19)的圆周面分别与风轮轮缘(22)相抵靠，即各小轮(19)的圆周面分别与风轮轮缘(22)圆周相切，各小轮(19)始终紧压在风轮毂缘(22)上，同时，在弹性支架(14)的支架板上的左部安装发电机(15)，并在各发电机(15)的输入轴与各小轮轴(18)之间分别安装离合器(16)对应相连接；

e、在靠近小轮轴(18)的机身上立柱(7)上或支架板上分别对应安装转速传感器(9)，在机身上立柱(7)上或在机身下平台(6)上安装控制器(8)。

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